Aula 7 Lição nº 41 Data

Tópico: Lei de Pascal. Prensa hidráulica.

Tipo de aula: Lição sobre como aprender novo material.

Metas e objetivos da aula:

Finalidade educacional - apresentar a lei de Pascal, ampliar e aprofundar o conhecimento dos alunos sobre o tema “Pressão”, discutir a diferença entre sólidos, líquidos e gases; introduzir um novo conceito “Prensa hidráulica”, ajudar os alunos a compreender o significado prático e a utilidade dos conhecimentos e competências adquiridos.

Objetivo de desenvolvimento – criar condições para o desenvolvimento de investigação e competências criativas; habilidades de comunicação e colaboração.

Objetivo educacional – contribuir para a inculcação de uma cultura de trabalho mental, criar condições para aumentar o interesse pelo material em estudo.

Equipamento :

apresentação, videoclipes

cartões de tarefas individuais

Progresso da lição.

1.Org. momento.

Preparando os alunos para o trabalho em sala de aula. Recepção "Sorriso"

2. Motivação e estabelecimento de metas e objetivos da aula.

Demonstração de slide com fotos. Os objetivos da nossa lição são os seguintes:

- Hoje na aula estudaremos uma das leis mais importantes da natureza, a lei de Pascal. O objetivo da nossa lição: estudar a lei, bem como aprender a explicar uma série de fenômenos físicos usando a lei de Pascal. Veja a aplicação da lei na prática.

Estudar os fundamentos físicos do projeto e operação de uma máquina hidráulica;

Dê o conceito de prensa hidráulica e mostre sua aplicação prática.

3. Estude um novo tópico

Todos os corpos são compostos de moléculas e átomos. Examinamos três estados diferentes de agregação da matéria e, com base em sua estrutura, eles diferem em propriedades. Hoje vamos conhecer o efeito da pressão nas substâncias sólidas, líquidas e gasosas. Vejamos exemplos:

Colocamos o prego na tábua com um martelo. O que estamos vendo? Em que direção atua a pressão?

(Sob a pressão do martelo, o prego entra na tábua. Na direção da força. A tábua e o prego são corpos sólidos integrais.)

Vamos pegar areia. Esta é uma substância granular sólida. Encha o tubo com o pistão com areia. Uma extremidade do tubo é coberta com uma película de borracha. Pressionamos o pistão e observamos.

(A areia pressiona as paredes do filme não apenas na direção da força, mas também nas laterais.)

Agora vamos ver como o líquido se comporta. Vamos encher o tubo com líquido. Pressionamos o pistão, observamos e comparamos com os resultados do experimento anterior.

(O filme assume a forma de uma bola, as partículas líquidas pressionam igualmente em diferentes direções.)

Vejamos o exemplo do gás. Vamos inflar a bola.

(A pressão é transmitida igualmente pelas partículas de ar em todas as direções.)

Examinamos o efeito da pressão em substâncias sólidas, líquidas e gasosas. Que semelhanças você notou?

(Para líquidos e gases, a pressão atua igualmente em diferentes direções, e isso é uma consequência do movimento aleatório de um grande número de moléculas. Para substâncias sólidas a granel, a pressão atua na direção da força e nas laterais.)

Vamos explicar com mais detalhes o processo de transferência de pressão por líquidos e gases.

Imagine que um tubo com pistão está cheio de ar (gás). As partículas do gás são distribuídas uniformemente por todo o volume. Pressionamos o pistão. As partículas localizadas sob o pistão são compactadas. Devido à sua mobilidade, as partículas de gás se moverão em todas as direções, e como resultado seu arranjo se tornará novamente uniforme, porém mais denso. Portanto, a pressão do gás aumenta em todos os lugares. Isso significa que a pressão é transmitida a todas as partículas de gás.

Vamos fazer uma experiência com a bola de Pascal. Vamos pegar uma bola oca com orifícios estreitos em vários lugares e conectá-la a um tubo com um pistão.

E Se você encher o tubo com água e pressionar o pistão, a água sairá de todos os orifícios da bola na forma de jatos.(As crianças expressam seus palpites.)

Vamos formular uma conclusão geral.

O pistão pressiona a superfície da água no tubo. As partículas de água localizadas sob o pistão, compactando-se, transferem sua pressão para outras camadas mais profundas. Assim, a pressão do pistão é transmitida a cada ponto do líquido que preenche a bola. Como resultado, parte da água é empurrada para fora da bola na forma de riachos que saem de todos os buracos.

A pressão exercida sobre um líquido ou gás é transmitida sem alteração a todos os pontos do volume do líquido ou gás. Esta afirmação é chamada de lei de Pascal.

4. Consolidação: responda perguntas

1. Se você atirar em um ovo cozido com uma pistola de ar comprimido, a bala fará apenas um furo nele, enquanto o resto permanecerá intacto. Mas se você atirar em um ovo cru, ele se quebrará em pedaços. (Ao atirar em um ovo cozido, a bala perfura um corpo sólido, perfurando na direção do vôo, pois a pressão é transmitida nessa direção.)

2. Por que a explosão de uma concha debaixo d'água é destrutiva para os organismos que vivem na água? (A pressão de explosão em um líquido, de acordo com a lei de Pascal, é transmitida igualmente em todas as direções, e os animais podem morrer por causa disso)

3. O gênio do mal, que está em estado gasoso por dentro garrafa, exerce forte pressão nas paredes, fundo e rolha. Por que o gênio dá chutes em todas as direções, se no estado gasoso não tem braços nem pernas? Que lei permite que ele faça isso? (moléculas, lei de Pascal)

4. Para os astronautas, a comida é preparada na forma semilíquida e colocada em tubos com paredes elásticas. O que ajuda os astronautas a extrair comida dos tubos?

(Lei de Pascal)

5. Tente explicar o processo de fabricação de recipientes de vidro, quando o ar é soprado em uma gota de vidro derretido?

(De acordo com a lei de Pascal, a pressão dentro do gás será transmitida igualmente em todas as direções e o vidro líquido inflará como um balão.)

Aplicação da lei de Pascal na prática

Motivação para estudar este tema: “Prensa hidráulica”

Você provavelmente já observou a situação: um pneu fura, o motorista, usando o aparelho, levanta facilmente o carro e troca a roda danificada, apesar do carro pesar cerca de 1,5 tonelada.

Vamos responder juntos à pergunta: por que isso é possível?

Ele usa um macaco. O macaco é uma máquina hidráulica.

Os mecanismos que operam utilizando algum tipo de líquido são chamados hidráulico (Grego "gidor" - água, líquido).

Prensa hidráulica é uma máquina para processamento de materiais por pressão, acionada por um líquido comprimido.

responda às perguntas.

Os cilindros e pistões são iguais? Como eles são diferentes?

O que significa: cada pistão faz seu próprio trabalho?

Em que lei se baseia o funcionamento de uma prensa hidráulica?

O projeto de uma prensa hidráulica é baseado na lei de Pascal. Dois vasos comunicantes são preenchidos com um líquido homogêneo e fechados por dois pistões, cuja área é S 1 e S 2 (S 2 > S 1 ). Pela lei de Pascal, temos igualdade de pressão em ambos os cilindros: p 1 =p 2 .

p1=F1/S1, P2=F2/ S2 , F1/S1= F2/ S2, F1 S2=F2 S1

Quando uma prensa hidráulica funciona, é criado um ganho de força igual à razão entre a área do pistão maior e a área do menor.

F 1/ F 2 = S 1/ S 2.

Princípio de funcionamento de uma prensa hidráulica.

O corpo prensado é colocado sobre uma plataforma conectada a um grande pistão. Um pequeno pistão cria muita pressão no líquido. Esta pressão é transmitida sem alteração a todos os pontos do líquido que enche os cilindros. Portanto, a mesma pressão atua no pistão maior. Mas como a sua área é maior, a força que atua sobre ele será maior do que a força que atua sobre o pistão pequeno. Sob a influência desta força, o pistão maior subirá. Quando este pistão sobe, o corpo repousa sobre uma plataforma superior estacionária e é comprimido. Um manômetro, que mede a pressão de um líquido, é uma válvula de segurança que abre automaticamente quando a pressão excede o valor permitido. Do cilindro pequeno para o grande, o líquido é bombeado por movimentos repetidos do pistão pequeno.

Prensas hidráulicas são usadas onde é necessária maior força. Por exemplo, para espremer óleo de sementes em lagares, para prensar madeira compensada, papelão, feno. Nas plantas metalúrgicas, as prensas hidráulicas são utilizadas na fabricação de eixos de máquinas de aço, rodas ferroviárias e muitos outros produtos. As prensas hidráulicas modernas podem produzir centenas de milhões de newtons de força.

Milhões de carros estão equipados com freios hidráulicos. Dezenas e centenas de milhares de escavadeiras, tratores, guindastes, carregadeiras e elevadores são equipados com acionamento hidráulico.

Macacos hidráulicos e prensas hidráulicas são usados ​​em grandes quantidades para uma variedade de finalidades - desde pressionar pneus nas rodas de carruagens até levantar treliças de pontes levadiças para permitir a passagem de navios nos rios.

Demonstração de um videoclipe

5. Verificando a compreensão : Responda às perguntas do teste.

p = F/ S?

A) trabalho

B) força

B) pressão

A) Joule

B) Pascal
B) Newton

A) 40mg

B) 0,1 kPa

B) 5kN

2, em Pa.

A) 1000Pa

B) 10 Pa

B) 10.000Pa

D) 100Pa

A) F = pS

B) F = mg

B) F = kx

UM ) F = pS

B ) p = F/S

B) P=pgh

A) reduzir; menos; menos

B) reduzir; mais; mais

B) aumentar; mais; mais

D) aumento; menos; mais

A) reduzir; mais; menos

B) reduzir; mais; mais

B) reduzir; menos; menos

D) aumento; mais; mais

A) as lâminas das facas são afiadas

D) as facas são substituídas por linha de pesca

2 . Calcule a pressão da caixa.

A) 4800Pa

B) 135Pa

B) 13.500Pa

D) 480Pa

2 .

A) 100Pa

B) 200 mpa

B) 300 kPa

D) 0,5 Pa

B) para o fundo da embarcação

D) em todas as direções

A) 4000Pa

B) 0,4 Pa

B) 0,004 Pa

D) 400Pa

A) 1300kg/m3

B) 500m

B) 1500Pa

D) 600J

7. Verificação mútua: troque cadernos e cheque

Opção 1: 1c, 2b, 3a, 4d, 5d, 6d, 7d, 8a

Opção 2: 1b, 2d, 3a, 4a, 5d, 6b, 7d, 8c

6. Resumindo. Trabalho de casa. ξ 44,45 , elaborar uma tabela comparativa: “Pressão de sólidos, líquidos e gases”

Responda às perguntas do teste.

Opção 2

Qual quantidade física é determinada pela fórmulap = F/ S?

A) trabalho

B) força

B) pressão

Qual das alternativas a seguir é a unidade básica de medida de pressão?

A) Joule

B) Pascal
B) Newton

Qual dos seguintes valores pode expressar pressão?

A) 40mg

B) 0,1 kPa

B) 5kN

Expresse a pressão como 0,01 N/cm 2, em Pa.

A) 1000Pa

B) 10 Pa

B) 10.000Pa

D) 100Pa

Que fórmula pode ser usada para calcular a força de pressão?

A) F = pS

B) F = mg

B) F = kx

Que fórmula pode ser usada para calcular a pressão?

UM ) F = pS

B ) p = F/S

B) P=pgh

Indique o número de palavras que estão faltando. As ferramentas de corte são afiadas de forma a…pressionar, já a…a área de apoio, a…a pressão.

A) reduzir; menos; menos

B) reduzir; mais; mais

B) aumentar; mais; mais

D) aumento; menos; mais

Indique o número de palavras que estão faltando.CAs sombras dos edifícios são instaladas sobre uma base ampla para…pressionar, já a…a área de apoio, a…a pressão.

A) reduzir; mais; menos

B) reduzir; mais; mais

B) reduzir; menos; menos

D) aumento; mais; mais

Encontre a resposta errada. Eles tentam reduzir a pressão das seguintes maneiras:

A) aumentar a área da parte inferior da fundação

B) os pneus dos caminhões são mais largos

C) as rodas são substituídas por esteiras

D) Reduzir o número de colunas que suportam a plataforma

Encontre a resposta errada. Eles tentam aumentar a pressão das seguintes maneiras

A) as lâminas das facas são afiadas

B) o alicate é substituído por um alicate

C) usar carrinho no verão, trenó no inverno

D) as facas são substituídas por linha de pesca

Uma caixa pesando 0,96 kN tem área de apoio de 0,2 m 2 . Calcule a pressão da caixa.

A) 4800Pa

B) 135Pa

B) 13.500Pa

D) 480Pa

Uma força de 2 N atua sobre a agulha durante a costura. Calcule a pressão exercida pela agulha se a área da ponta for 0,01 mm. 2 .

A) 100Pa

B) 200 mpa

B) 300 kPa

D) 0,5 Pa

Indique a afirmação incorreta.

A) a pressão do gás é criada por impactos de moléculas em movimento aleatório

B) o gás exerce pressão igual em todas as direções

C) se a massa e a temperatura do gás permanecerem inalteradas, então à medida que o volume do gás diminui, a pressão aumenta

D) se a massa e a temperatura do gás permanecerem inalteradas, então à medida que o volume do gás aumenta, a pressão não muda

A lei de Pascal afirma que líquidos e gases transmitem a pressão exercida sobre eles...

A) na direção da força atuante

B) para o fundo da embarcação

B) na direção da força resultante

D) em todas as direções

Uma pressão de 4 kPa corresponde a uma pressão...

A) 4000Pa

B) 0,4 Pa

B) 0,004 Pa

D) 400Pa

Qual dos seguintes valores pode expressar a pressão hidrostática?

A) 1300kg/m3

B) 500m

B) 1500Pa

D) 600J

Definição

Prensa hidráulicaé uma máquina que opera com base nas leis do movimento e equilíbrio dos fluidos.

A lei de Pascal fundamenta o princípio de funcionamento de uma prensa hidráulica. O nome deste dispositivo vem da palavra grega hidráulica - água. Uma prensa hidráulica é uma máquina hidráulica usada para prensar (espremer). Uma prensa hidráulica é usada onde é necessária maior força, por exemplo, ao espremer o óleo das sementes. Com prensas hidráulicas modernas, forças de até $(10)^8$newtons podem ser alcançadas.

A base da máquina hidráulica é composta por dois cilindros de raios diferentes com pistões (Fig. 1), que são conectados por um tubo. O espaço nos cilindros sob os pistões geralmente é preenchido com óleo mineral.

Para entender o princípio de funcionamento de uma máquina hidráulica, deve-se lembrar o que são vasos comunicantes e qual o significado da lei de Pascal.

Navios comunicantes

Vasos comunicantes são vasos conectados entre si e nos quais o líquido pode fluir livremente de um vaso para outro. A forma dos vasos comunicantes pode ser diferente. Nos vasos comunicantes, um líquido da mesma densidade é estabelecido no mesmo nível se as pressões acima das superfícies livres do líquido forem as mesmas.

Na Figura 1 vemos que, estruturalmente, uma máquina hidráulica consiste em dois vasos comunicantes de raios diferentes. As alturas das colunas líquidas nos cilindros serão as mesmas se nenhuma força atuar sobre os pistões.

Lei de Pascal

A lei de Pascal nos diz que a pressão que as forças externas exercem sobre um fluido é transmitida a ele sem alteração a todos os seus pontos. A ação de muitos dispositivos hidráulicos é baseada na lei de Pascal: prensas, sistemas de freio, acionamentos hidráulicos, boosters hidráulicos, etc.

Princípio de funcionamento de uma prensa hidráulica

Um dos dispositivos mais simples e antigos baseados na lei de Pascal é uma prensa hidráulica, na qual uma pequena força $F_1$ aplicada a um pistão de pequena área $S_1$ é convertida em uma grande força $F_2$, que atua sobre uma grande força. área $S_2$.

A pressão criada pelo pistão número um é:

A pressão do segundo pistão no líquido é:

Se os pistões estão em equilíbrio, então as pressões $p_1$ e $p_2$ são iguais, portanto, podemos igualar os lados direitos das expressões (1) e (2):

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\esquerda(3\direita).\]

Vamos determinar qual será o módulo da força aplicada ao primeiro pistão:

Pela fórmula (4), vemos que o valor de $F_1$ é maior que o módulo de força $F_2$ em $\frac(S_1)(S_2)$ vezes.

E assim, usando uma prensa hidráulica, você pode equilibrar uma força muito maior com uma força pequena. A proporção $\frac(F_1)(F_2)$ mostra o ganho de força.

É assim que a imprensa funciona. O corpo que precisa ser comprimido é colocado sobre uma plataforma apoiada em um grande pistão. Usando um pequeno pistão, é criada alta pressão no líquido. O grande pistão, junto com o corpo comprimido, sobe, repousa sobre uma plataforma estacionária localizada acima deles, o corpo é comprimido.

De um cilindro pequeno para um grande, o líquido é bombeado pelo movimento repetido de um pistão de pequena área. Eles fazem isso da seguinte maneira. O pequeno pistão sobe, a válvula se abre e o líquido é sugado para o espaço sob o pequeno pistão. Quando o pequeno pistão desce o líquido, aplicando pressão na válvula, ele fecha, o que abre a válvula, o que permite que o líquido flua para o vaso grande.

Exemplos de problemas com soluções

Exemplo 1

Exercício. Qual será o ganho de força para uma prensa hidráulica se, ao atuar sobre um pistão pequeno (área $S_1=10\ (cm)^2$) com uma força $F_1=800$ N, a força obtida no pistão grande ($S_2=1000 \ (cm)^2$) igual a $F_2=72000\ $ N?

Que ganho de força esta prensa alcançaria se não existissem forças de atrito?

Solução. O ganho de força é a razão entre os módulos da força recebida e a aplicada:

\[\frac(F_2)(F_1)=\frac(72000)(800)=90.\]

Usando a fórmula obtida para uma prensa hidráulica:

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\esquerda(1.1\direita),\]

Vamos encontrar o ganho de força na ausência de forças de atrito:

\[\frac(F_2)(F_1)=\frac(S_2)(S_1)=\frac(1000)(10)=100.\]

Responder. O ganho de resistência na prensa na presença de forças de atrito é igual a $\frac(F_2)(F_1)=90.$ Sem atrito seria igual a $\frac(F_2)(F_1)=100.$

Exemplo 2

Exercício. Usando um mecanismo de elevação hidráulico, você deve levantar uma carga com massa de $m$. Quantas vezes ($k$) o pistão pequeno deve ser abaixado no tempo $t$, se em uma só vez ele desce uma distância $l$? A proporção das áreas dos pistões de elevação é igual a: $\frac(S_1)(S_2)=\frac(1)(n)$ ($n>1$). A eficiência da máquina é $\eta $ quando a potência do motor é $N$.

Solução. O diagrama principal de funcionamento de um elevador hidráulico é mostrado na Fig. 2;

Como base para resolver o problema, usamos uma expressão que conecta potência e trabalho, mas ao mesmo tempo levamos em consideração a eficiência da sustentação, então a potência é igual a:

O trabalho é realizado para levantar a carga, o que significa que o encontraremos como uma variação na energia potencial da carga, consideraremos a energia da carga no ponto onde ela começa a levantar ($E_(p1)$=; 0) para ser energia potencial zero, temos:

onde $h$ é a altura à qual a carga foi elevada. Igualando os lados direitos das fórmulas (2.1) e (2.2), encontramos a altura até a qual a carga foi elevada:

\[\eta Nt=mgh\to h=\frac(\eta Nt)(mg)\left(2.3\right).\]

Encontramos o trabalho realizado pela força $F_0$ ao mover um pequeno pistão como:

\[A_1=F_0l\ \esquerda(2.4\direita),\]

O trabalho realizado pela força que move o pistão grande para cima (comprime o corpo hipotético) é igual a:

\[A_2=FL\ .\] \[A_1=A_2\to F_0l=FL\] \[\frac(F_0)(F)=\frac(L)(l)=\frac(S_1)(S_2)\ esquerda(2,5\direita),\]

onde $L$ é a distância pela qual o pistão grande se move em um curso. De (2.5) temos:

\[\frac(S_1)(S_2)=\frac(L)(l)\to L=\frac(S_1)(S_2)l\ \left(2.6\right).\]

Para encontrar o número de cursos do pistão (o número de vezes que o pistão pequeno abaixa ou o grande sobe), a altura da carga deve ser dividida pela distância pela qual o pistão grande se move em um curso:

Responder.$k=\frac(\eta Ntn)(mgl)$

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO E CLASSIFICAÇÃO

Uma prensa hidráulica é uma máquina-ferramenta com ação quase estática. O princípio de funcionamento de uma prensa hidráulica é baseado na lei de Pascal. Em geral, a prensa consiste em duas câmaras equipadas com pistões (êmbolos) e tubulações conectadas (Fig. 20.1, a). Se para o pistão 1 aplique força, então a pressão é criada sob ela. Pela lei de Pascal, a pressão é transmitida a todos os pontos do volume do líquido e, sendo direcionada normalmente para a base do grande pistão 2 , cria uma força que pressiona a peça de trabalho 3 .

Com base na lei de Pascal,

A força é tantas vezes maior que a força quanto a área é maior que a área.

O diagrama de projeto de uma prensa hidráulica é mostrado na Fig. 20.1, b. Cilindro de trabalho 4 , em que o êmbolo de trabalho se move 5 , fixado na travessa fixa superior 6 . Este último usando colunas 7 conecta-se a uma travessa fixa 9 instalado na fundação. Mais baixo 9 e superior 6 As travessas juntamente com as colunas formam a estrutura da prensa. Êmbolo de trabalho 5 conectado a uma travessa móvel 8 , que tem uma direção ao longo das colunas e diz para ele se mover em apenas uma direção - para baixo. Cilindros de retorno são instalados para levantar a travessa móvel 10 com êmbolos 11 .

Para evitar vazamento de líquido sob pressão, os cilindros são equipados com vedações 12 .

O principal parâmetro de uma prensa hidráulica é a força nominal da prensa - o produto da pressão nominal do líquido no cilindro da prensa e a área ativa de seus êmbolos de trabalho.

As prensas, dependendo da finalidade tecnológica, diferem entre si no design dos componentes principais, na sua localização e quantidade, bem como no valor dos parâmetros principais ( Z- altura aberta do espaço da matriz; N- curso completo da barra móvel, - dimensões da mesa).

Arroz. 20.1. Prensa hidráulica:

UM– princípio de funcionamento; b– diagrama de projeto; V– diagrama de uma prensa com base móvel

De acordo com sua finalidade tecnológica, as prensas hidráulicas são divididas em prensas para metal (Fig. 20.2, UM) e para materiais não metálicos (Fig. 20.2, b). Por sua vez, as prensas metálicas são divididas em cinco grupos: para forjamento e estamparia; para extrusão; para estampagem de folhas; para trabalhos de endireitamento e montagem e para processamento de resíduos metálicos. Devido à grande variedade de tipos de prensas, apresentamos os valores das forças nominais, as mais comuns delas.

Dentre as prensas do primeiro grupo podemos citar: forjaria - forjamento livre com estampagem em matrizes de suporte; estampagem (ver, por exemplo, Fig. 26.3) - estampagem volumétrica a quente de peças em ligas de magnésio e alumínio; perfuração - perfuração profunda a quente de peças de aço em matriz fechada; brochamento - puxar peças forjadas de aço através de anéis.

Arroz. 20.3. Tipos de cilindros de prensa hidráulica:

UM- tipo de êmbolo; b- tipo de êmbolo diferencial; V- tipo de pistão

Do segundo grupo de prensas, podemos destacar as prensas tubo-haste e perfil-haste - prensagem de ligas não ferrosas e aço.

Do terceiro grupo nomearemos prensas: prensas de estampagem de folhas de ação única (ver, por exemplo, Fig. 26.5), ; trefilação - estampagem profunda de peças cilíndricas; para estampar com borracha; para perolização, flangeamento, dobra e estampagem de chapas grossas; dobra - dobra de material de folha grossa em estado quente.

Do quinto grupo destacam-se as prensas enfardadeiras e briquetadeiras para compactação de resíduos como aparas e sobras de chapas metálicas. As prensas hidráulicas para materiais não metálicos incluem prensas para pós, plásticos e para prensar chapas e placas de madeira.

A finalidade tecnológica de uma prensa hidráulica determina o desenho do leito (coluna, duas colunas, coluna única, especial), o tipo, desenho e número de cilindros (êmbolo, êmbolo diferencial, pistão, etc.).

O mais amplamente utilizado é uma estrutura fixa de quatro colunas com peças móveis movendo-se em um plano vertical (ver Fig. 20.1, b). Às vezes, a estrutura da prensa é móvel (Fig. 20.1, V).

Na Fig. A Figura 20.3 mostra os principais tipos de cilindros. Os cilindros do tipo êmbolo e êmbolo diferencial são cilindros de ação simples. Um cilindro de trabalho do tipo êmbolo diferencial é utilizado nos casos em que, por exemplo, uma agulha deve passar pelo êmbolo de trabalho (prensas de tubo e haste). Os cilindros do tipo pistão são mais frequentemente usados ​​quando o óleo é usado como fluido de trabalho. Neste caso, o elemento de vedação do próprio pistão serão os anéis do pistão. O cilindro tipo pistão é um cilindro de dupla ação.

Uma prensa com cilindro de trabalho inferior e estrutura fixa pode não possuir cilindros de retorno, neste caso as partes móveis retornam à sua posição original sob a influência do seu peso; O cilindro de trabalho está conectado ao tanque de enchimento.

Com base no número de cilindros de trabalho, as prensas são divididas em um, dois, três e multicilindros.

2.5.2. As máquinas hidráulicas mais simples.

Prensa hidráulica. Cartunista

2.5.1. Instrumentos de medição de pressão

Piezômetros. Mergulhemos tubos de vidro, abertos em ambas as extremidades, em um líquido “absolutamente” em repouso, de modo que suas extremidades inferiores coincidam com os pontos u (Fig. 2.11). Em ambos os tubos com extremidades abertas, o líquido subirá até a mesma altura, que ficará no plano da água em relação ao plano de referência. Esta altura é igual à altura da carga hidrostática total, medida não por pressão absoluta, mas por excesso de pressão.

Figura 2.11. Lei da distribuição de pressão

em um fluido “absolutamente” estacionário

Tais tubos, abertos em ambas as extremidades, projetados para medir pressão, mais precisamente altura piezométrica, são chamados de piezômetros, ou tubos piezométricos.

Os piezômetros são adequados para medir pressões relativamente baixas porque... Já com água no tubo subiria até 10 m de altura, e óleo mineral com peso relativo de 0,8 - até 12,5 m.

Manômetros diferenciais. Para medir a diferença de pressão em dois pontos, são utilizados manômetros diferenciais, sendo o mais simples um manômetro moldado (Fig. 2.12).

Arroz. 2.12. Manômetro diferencial

Os manômetros diferenciais podem medir tanto o excesso (Fig. 2.11, UM) e pressão de vácuo (Fig. 2.11, b). Se, usando tal manômetro, geralmente preenchido com mercúrio, for medida a diferença de pressão e densidade em um líquido que preenche completamente os tubos de conexão, então

Ao medir pequenas pressões de gás, álcool, querosene, água, etc. são usados ​​em vez de mercúrio.

Piezômetros e manômetros diferenciais são usados ​​para medir a pressão não apenas em um fluido em repouso, mas também em um fluxo.

Para medir pressões superiores a 0,2-0,3, são utilizados manômetros mecânicos - mola ou membrana. O princípio de seu funcionamento baseia-se na deformação de uma mola ou membrana oca sob a influência da pressão medida. Através do mecanismo, essa deformação é transmitida a uma seta, que mostra a quantidade de pressão que está sendo medida no mostrador.

Junto com medidores de pressão mecânicos, são usados ​​​​manômetros elétricos. Uma membrana é usada como elemento sensível (sensor) em um eletromanômetro. Sob a influência da pressão medida, a membrana se deforma e, por meio de um mecanismo de transmissão, movimenta a corrediça do potenciômetro, que, junto com o ponteiro, está incluído no circuito elétrico.

Relação da unidade de pressão:

1no = 1kgf/cm 2 =10 m água st. = 736,6 mmHg. Arte. = 98066,5 Pai 10 5 Pai.

1 kPa = 10 3 Pai; 1 MPa = 10 6 Pai.

À pressão atmosférica normal (0,1033 MPa) a altura é de 10,33 m para água, 13,8 m para gasolina (= 750 kg/m3), 0,760 m para mercúrio, etc.

2.5.2. As máquinas hidráulicas mais simples. Prensa hidráulica. Cartunista

Prensa hidráulica. A prensa é usada em tecnologia para criar grandes forças de compressão, que são necessárias na tecnologia ao processar metais por pressão, prensagem, estampagem, briquetagem, teste de vários materiais, etc.

A prensa consiste em cilindros comunicantes com pistões, conectados entre si por uma tubulação (Fig. 2.13).

Arroz. 2.13. Diagrama de prensa hidráulica

Uma das embarcações possui área menor que a área da segunda embarcação. Se uma força for aplicada ao pistão no vaso 1, então será criada uma pressão hidrostática abaixo dele, determinada pela fórmula.

De acordo com a lei de Pascal, a pressão é transmitida a todos os pontos do fluido, inclusive à área. Isso cria força

Expressando através, obtemos

Assim, a força é tantas vezes maior que a força que atua no pistão em uma seção pequena quanto a área é maior que a área.

A força geralmente é criada por meio de uma bomba de pistão, que fornece líquido (óleo, emulsão) para a câmara da prensa. A força pode pressionar o produto localizado entre o pistão e a plataforma estacionária. A força praticamente desenvolvida é menor que a força devida ao atrito entre os pistões e os cilindros. Esta diminuição é levada em conta pela eficiência da prensa -. Nas prensas hidráulicas modernas, as forças chegam a 100.000 toneladas ou mais.

A ação da imprensa baseia-se Lei de Pascal. Uma prensa hidráulica consiste em dois vasos comunicantes cheios de líquido (geralmente óleo técnico) e fechados por pistões de diferentes tamanhos S 1 e S 2 (Fig. 1).

Uma força externa agindo sobre um pequeno pistão cria pressão

De acordo com a lei de Pascal, é transmitido por um líquido em todas as direções sem alterações. Portanto, uma força atua no segundo pistão do lado líquido

(1)

Uma prensa hidráulica proporciona um ganho de força tantas vezes quanto a área do pistão maior excede a área do pistão pequeno.

A força F 1 também altera a energia potencial do fluido na prensa. Mas como a gravidade deste líquido é muito menor que a força F 1. consideramos o líquido sem peso. A este respeito, deve notar-se que em condições reais a equação (1) é satisfeita apenas aproximadamente.

A imprensa não dá nenhum benefício no trabalho. Na verdade, quando o pistão pequeno é abaixado, a força realiza o trabalho A 1 = F 1 h 1, onde h 1 é o curso do pistão pequeno. Parte do líquido do cilindro estreito é deslocado para o cilindro largo e o pistão grande sobe h 2. Trabalho de força F 2

(2)

Mas o líquido é incompressível. Consequentemente, os volumes de líquidos transferidos de um cilindro para outro são iguais, ou seja,

Substituindo esta equação e a equação (1) em (2), obtemos A 1 = A 2 .

Uma prensa hidráulica permite desenvolver forças colossais e é usada para prensar produtos (de metal, plástico, de vários pós), para fazer furos em chapas de metal, para testar a resistência de materiais, para levantar pesos, para espremer óleo de sementes em óleo moinhos, para prensar madeira compensada, papelão, feno. Nas plantas metalúrgicas, as prensas hidráulicas são usadas para fabricar eixos de máquinas de aço, rodas ferroviárias e muitos outros produtos.